第3章晶体结构

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1、第3章晶体结构[教学要求]1、掌握晶体的特征，晶格的类型。2、掌握晶格能的意义、有关计算及其应用。3、掌握各种晶体类型的特征及其与化合物性质的关系。4、初步了解离子极化的概念及其应用。[教学重点]1．晶胞2．各种类型晶体的结构特征,特别是离子晶体。3．离子极化[教学难点]晶胞的概念,离子极化[教学时数]4学时[教学内容]3-1晶体固体可分为晶体(crystal)和非晶体(noncrystal)两大类。无定形态物质(amorphoussolids)。晶体物质的质点（分子、原子、离子）做有规则的排列，而无定性物质的质点呈混乱分布。3-1-1晶体的宏观特征1、晶体的自范性：晶体能够自发地呈现封

2、闭的规则凸多面体的外形；非晶态物质没有自范性。固体分为：非晶体和晶体晶体（1）单晶：单一的晶体多面体；（2）双晶：两个体积大致相当的单晶按一定规则生长；（3）晶簇：单晶以不同取向连在一起；（4）多晶：看不到规则外形的晶态质。见书124页图3-2、3-3、3-4。注意：①晶体的本质特征是”自范性”.即晶体能够自发地呈现封闭的规则凸多面体的外形；②晶面夹角不变定律：确定的晶面之间二面角——“晶面夹角”是不变的.见书124页图3-2。③晶体的宏观特征：自范性､对称性､均一性和各向异性。2、晶体的对称性：晶体具有宏观对称性。3、晶体的均一性：晶体的质地均匀，具有确定的熔点。4、晶体的各向异性：晶

3、体的某些物理性质随晶体的取向不同而异。见书124-125页例3-1-2晶体的微观特征——平移对称性平移对称性：在晶体中，相隔一定距离，总有完全相同的原子排列出现。这种呈现周期性的整齐排列是单调的，不变的。晶体的宏观对称性是晶体的微观对称性的体现。见书126页图3-6。非晶态物质不具有平移对称性。晶体的宏观特征是晶体的微观特征的表象。晶态与非晶态微观结构的对比晶体微观空间里的原子排列，无论近程远程，都是周期有序结构（平移对称性），而非晶态只在近程有序，远程则无序，无周期性规律。3-2晶胞3-2-1晶胞的基本特征晶格:组成晶体的质点（分子、原子、离子）以确定位置的点在空间作有规则的排列，这些

4、点群具有一定的几何形状，称为结晶格子。晶格结点:每个质点在晶格中所占有的位置称为晶格的结点。晶胞(unitcell)：晶体结构中具有代表性的最小重复单位。1、晶体是由完全等同的晶胞无隙并置地堆积而成的。A、完全等同：a、化学上等同：晶胞里原子的数目和种类完全相同。b、几何上等同：晶胞的形状、取向、大小、晶胞里原子的排列完全相同.B、无隙并置：即一个晶胞与它的比邻晶胞完全共顶角、共面、共棱的，取向一致，无间隙，从一个晶胞到另一个晶胞只需平移，不需转动，进行或不进行平移操作，整个晶体的微观结构不可区别.即晶胞具有平移性.例3-1：见书127页。2、晶胞的种类：见书128页图3-9。习惯选用的

5、晶胞是三维的平行六面体，称为布拉维晶胞。3-2-2布拉维系1、晶胞参数：布拉维晶胞的边长与夹角叫晶胞参数。见书128页图3-11。晶角：α、β、γ。晶柱：a、b、c。2、布拉维系的种类：见书129页及图3-12。按晶胞参数的差异将晶体分成七种晶系。立方cubic(c)a=b=cα=β=γ=9001个晶胞参数a四方tetragonal(t)a=b≠cα=β=γ=9002个晶胞参数ac正交orthorhomic(o)a≠b≠cα=β=γ=9003个晶胞参数abc单斜monoclinic(m)a≠b≠cα=γ=900β≠9004个晶胞参数abcβ三斜anorthic(a)a≠b≠cα≠β≠γ6

6、个晶胞参数abcαβγ六方hexagonal(h)a=b≠cα=β=900γ=12002个晶胞参数ac菱方rhombohedeal(R)a=b=cα=β=γ2个晶胞参数aα按带心型式分类，将七大晶系分为14种型式。例如，立方晶系分为简单立方、体心立方和面心立方三种型式。3-2-3晶胞中原子的坐标与计数原子坐标：以x、y、z分别表示a、b、c晶柱上的距离。习惯：1＞│x(y、z)│≥0顶点原子坐标：0，0，0体心原子坐标：1/2，1/2，1/2ab面心原子坐标：1/2，1/2，0(ac：1/2，0，1/2；bc：0，1/2，1/2)a柱中心原子坐标：1/2，0，0(c：0，0，1/2；b：

7、0，1/2，0)见书130页图3-13。3-2-4素晶胞与复晶胞——体心、面心、底心晶胞素晶胞：晶胞微观空间中的最小基本单元。符号：P复晶胞：素晶胞的多倍体。复晶胞的分类：1、体心晶胞：素晶胞的2倍体。符号：I。特点：晶胞内任一原子作体心平移[原子坐标+(1/2,1/2,1/2)]必得到与它相同的原子。体心晶胞的判断：(1),(2),(3)见书131页。例3-3、3-4。见书131-132页。2、面心晶胞：素晶胞的4倍体。符号：F。